中文摘要：

旋转磨料射流是近几年发展起来的一门新技术，是水射流技术的新发展。旋转磨料射流是指多相射流介质（固液或者固气），在形成射流的过程中除具有三维速度的同时，还伴随有射流介质的速度的脉动振荡作用，能够使射流介质瞬间具有很高的冲击力和或剪切力。与旋转射流和磨料射流相比，旋转磨料射流具有更大的切割、钻孔硬质材料效率和更低的切割钻孔比能。研究旋转磨料射流的结构特点与多元射流介质的藕合作用及其动力特性，并建立相应的理论，为其在不同工程领域的应用提供理论依据，对硬质材料、热敏材料、放射性材料的切割、钻孔以及复杂表面污垢处理等，具有重要的意义。

结论摘要：

本课题根据旋转磨料射流喷嘴内水动力特性的要求，提出了一种切向加旋与磨料两次混合相结合的设计思路，设计了一种水垫式旋转磨料射流喷嘴。为研究该喷嘴的水动力特性，搭建了水垫式喷嘴模型实验系统，利用测压排摄像自动读数法及粒子图像测速技术测量了喷嘴射流的冲击压强和喷嘴内部收缩段内的流场，同时，采用Realizable k-ε紊流模型和Lagrange方法模拟了喷嘴的内部流场及磨料颗粒的运动轨迹。研究结果表明 1).入流流量比是所研究喷嘴流动特性的的主要控制性参数之一，在研究工况范围内，喷嘴内流场及射流冲击压强受其影响很大，随入流流量比的增加，喷嘴内水流旋转程度增强，旋转核心越趋于稳定，出口旋流数近似线性增加，射流冲击压强的分布也逐渐坦化； 2).入流总流量主要影响流动速度以及冲击压强的大小，而对其分布影响不大； 3).切向入流的流量不均匀性对射流冲击压强和喷嘴收缩段内流场的影响都很小； 4).磨料颗粒的粒径和密度对运动轨迹影响较大，合适的颗粒可以减轻对喷嘴内壁的擦蚀，延长喷嘴的使用寿命。水垫式喷嘴作为一种新的喷嘴设计思路，其研究成果为旋转磨料射流的推广应用提供了条件。